(57)【要約】【課題】組み立てが容易で、生産性が高く、低価格化が可能な光合分波器を提供する。【解決手段】光合分波器１は、Ｖ字溝４が形成された基板２と、Ｖ字溝４に密着して配置されているレンズ付き光ファイバ５〜７と、光ファイバ固定板８と、Ｖ字溝４を横断するように形成された溝３と、溝３に設置された光フィルタ９とからなる。溝３に対して一方の側にレンズ付き光ファイバ５、７が配置され、他方の側にレンズ付き光ファイバ６が配置されており、先端部の位置が溝３の端部の位置と一致するように配置されている。レンズ付き光ファイバ６は溝３を間にしてレンズ付き光ファイバと同一軸上に配置され、レンズ付き光ファイバ７は溝３に垂直な方向を対称軸としてレンズ付き光ファイバ５と線対称の位置に配置されている。レンズ付き光ファイバ５〜７の先端部は、その端面の法線が溝３と直交するように斜めに形成されている。【選択図】図１
2005157302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板に形成された溝と、
前記基板に形成され、該溝の一方側に前記溝に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、
前記基板に形成され、前記溝を間にして前記第１の位置決め溝の反対側に、かつ、同一軸上に形成された直線状の第２の位置決め溝と、
前記基板に、かつ、前記溝の一方側に形成され、前記溝に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第３の位置決め溝と、
前記溝内に設けられた、光を合波又は／及び分波する光学素子と、
前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第１のレンズ付き光ファイバと、
前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第２のレンズ付き光ファイバと、
前記第３の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第３のレンズ付き光ファイバと、
を有することを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
請求項１記載の光合分波器であって、
前記第１乃至第３のレンズ付き光ファイバの端面は、該端面の法線が前記光学素子と直交するように、前記第１乃至第３のレンズ付き光ファイバの光軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光合分波器であって、
前記光学素子は光学素子基板上に薄膜を設けたものであって、前記第１のレンズ付き光ファイバから前記薄膜までの距離をＬ１、前記薄膜の厚さをＬ２、前記光学素子基板の厚さをＬ３、前記光学素子基板から前記第２のレンズ付き光ファイバまでの距離をＬ４、前記屈折率分布型レンズの軸上屈折率をｎ０、前記溝内の屈折率をｎ１、前記薄膜の実効屈折率をｎ２、前記光学素子基板の屈折率をｎ３、前記所定の角度をθｆとしたときに、前記光学素子基板の厚さＬ３が、
「Ｌ３＝［（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）（Ｌ１＋Ｌ４）＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）×Ｌ２］／（ｔａｎθ３−ｔａｎθｆ）
但し、θ１＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ１｝、θ２＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ２｝、θ３＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ３｝」
の式を満たすことを特徴とする光合分波器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光合分波器であって、
前記第１のレンズ付き光ファイバから射出した光が前記第３のレンズ付き光ファイバに結合するように前記光学素子の傾きを調整する傾き調整用部材をさらに有することを特徴とする光合分波器。
【請求項５】
請求項４記載の光合分波器であって、
前記傾き調整用部材は、前記溝を跨いで前記光学素子と接触する平板部材を有することを特徴とする光合分波器。
【請求項６】
請求項５記載の光合分波器であって、
前記平板部材は、前記光学素子との接触領域に接触溝を有していることを特徴とする光合分波器。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光合分波器であって、
前記溝は、前記光学素子を載置する載置用溝を有することを特徴とする光合分波器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光合分波器であって、
前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布型光ファイバであることを特徴とする光合分波器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光合分波器であって、
前記光学素子は、光フィルタ又はミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項１０】
基板を削ることにより、２本の直線状の位置決め溝を、それらが所定の角度をなして交差するように前記基板に形成する位置決め溝形成ステップと、
前記２本の直線状の位置決め溝が交差している部分に、前記位置決め溝を横断する溝を形成する溝形成ステップと、
先端に屈折率分布型レンズが形成されたレンズ付き光ファイバを、該レンズ付き光ファイバの端面が前記溝と面するように、前記位置決め溝に配置する光ファイバ配置ステップと、
前記溝内にブロックを配置し、前記レンズ付き光ファイバの先端を該ブロックに突き当てた状態で固定するステップと、
接着固定された前記レンズ付き光ファイバの先端を削るステップと、
前記レンズ付き光ファイバの間の溝に、光学素子を装着するステップと、
を有することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１１】
基板を削ることにより、２本の直線状の位置決め溝を、それらが所定の角度をなすように前記基板に形成する位置決め溝形成ステップと、
一方の位置決め溝に第１の屈折率分布型レンズの両端に光ファイバが装着されたレンズ付き光ファイバを配置し、他方の位置決め溝に第２の屈折率分布型レンズに光ファイバが装着された別のレンズ付き光ファイバを配置、固定する光ファイバ固定ステップと、
前記第１の屈折率分布型レンズの中間部、前記第２の屈折率分布型レンズの先端及び前記基板を削ることにより、前記位置決め溝を横断する溝を形成し、更に、前記溝内に別の溝を形成する溝形成ステップと、
前記別の溝に、光学素子を装着するステップと、
を有することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の光合分波器の製造方法であって、
前記光学素子を装着するステップの後に、
前記光学素子を前記溝の幅方向に移動させることにより、所定のレンズ付き光ファイバから出射し、前記光学素子で反射され、別のレンズ付き光ファイバに結合する光の光路を調整するステップを有することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の光合分波器の製造方法であって、
前記溝の内部に充填される物質の屈折率を変えることにより、所定のレンズ付き光ファイバから出射し、別のレンズ付き光ファイバに結合する光の光路を調整するステップを有することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１４】
基板上に溝を形成する溝形成ステップと、
前記溝に対して所定の角度を有する直線状の第１の位置決め溝と、前記溝を介して前記第１の位置決め溝の同一軸上に位置する直線状の第２の位置決め溝と、前記溝が延伸する方向に平行に見て、前記溝に近づくほど前記第１の位置決め溝との間隙が短くなる直線状の第３の位置決め溝とを前記基板上に形成する位置決め溝形成ステップと、
端部に屈折率分布型レンズを有する第１乃至第３のレンズ付き光ファイバを前記屈折率分布型レンズが前記溝に露出するように、前記第１乃至第３の位置決め溝にそれぞれ配置して固定する光ファイバ固定ステップと、
前記溝に光学素子を載置する光学素子載置ステップと、
前記第１のレンズ付き光ファイバから射出した光が前記第３のレンズ付き光ファイバに結合するように前記光学素子の傾きを調整するステップと
を有すること特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の光合分波器の製造方法であって、
平板部材を有する傾き調整用部材を前記溝に被せ、前記平板部材を前記溝中の前記光学素子に接触させながらずらして、前記光学素子を傾けること
を特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の光合分波器の製造方法であって、
前記溝を横切る方向に前記平板部材をずらして、前記第１及び第３のレンズ付き光ファイバを含む平面に対して前記光学素子を傾けることを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の光合分波器の製造方法であって、
前記平板部材を回転させてずらし、前記第１及び第３のレンズ付き光ファイバを含む平面にほぼ直交する軸回りに前記光学素子を回転させることを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の光合分波器の製造方法であって、
前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布光ファイバであることを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項１９】
請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の光合分波器の製造方法であって、
前記光学素子は、光フィルタ又はミラーであることを特徴とする光合分波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用される、光ファイバを用いた光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを使用した光合分波器は、複数の光を合波又は分波するものであり、合波用に設けられた光合波分波器によって複数の光を合波し、合波された光を光ファイバに伝送することが行なわれている。また、光ファイバを伝送した光を、分波用に設けられた光合分波器によって分波し、分波された光をそれぞれ別の光ファイバに伝送することが行なわれている。
【０００３】
一般的に、光ファイバを使用した光合分波器は、複数の光ファイバと、光を透過及び反射する光フィルタと、レンズを備えて構成されている。１つの光ファイバの端面から出射された光は、発散しないようにレンズにより収束光又は平行光にされて光フィルタに到達し、この光フィルタを透過する透過光と反射する反射光に分けられる。そして、光フィルタで分けられた透過光と反射光はレンズにより収束されて、それぞれ他の光ファイバの端面に入射する。このようにして信号光は分波される。また、これと逆の方向に伝播すれば各光は合波される。
【０００４】
このような光合分波器は、例えば、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システム等に用いられる。ＷＤＭ伝送技術は、１本の光ファイバに異なる波長の光信号を複数多重して伝送するため、伝送容量が波長多重分だけ拡大できる。この波長分割多重伝送システムを実現するためには、光合分波器等の光デバイスが必要となる。
【０００５】
しかしながら、上記の光合分波器では、光フィルタで分波された透過光及び反射光をそれぞれに対応した光ファイバに効率よく入射させるには、光学系の調整や光ファイバの光軸を合わせる必要があった。そして、光ファイバや光フィルタ等の部品を支持、固定する筐体が必要となり、光合分波器が大型となってしまい、更に、光合分波器を構成する部品数や光合分波器の組み立ての工程数が多くなるという問題があった。
【０００６】
上記の問題を解決するために、光ファイバの端面に屈折率分布型レンズを装着し、その屈折率分布型レンズの端面で光ファイバフェルールと光フィルタとを一体化することにより、光合分波器の小型化及び組み立ての工程数の削減を行なう方法が知られている（特許文献１）。
【０００７】
また、屈折率分布型光ファイバ（以下、ＧＩファイバと称する。）が先端に装着されたシングルモード光ファイバを誘電体多層膜からなる光フィルタの一方の側に２組配置し、他方の側に１組配置し、各ＧＩファイバの端面を光軸に対して斜めに加工する方法が知られている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３９９６２号公報（段落［００２３］−［００３４］、第１図）
【特許文献２】特開平１１−３８２６２号公報（段落［００１３］−［００２５］、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている光合分波器では、屈折率分布型レンズの中心から光ファイバをずらして配置することで、光の透過光と反射光を制御するため、各構成部材（光ファイバおよびそれを支持するフェルール、屈折率分布型レンズ及び光フィルタ）を予め高精度に加工しておく必要があり、更に、これらを正確に構成するための多数の調芯工程が必要で、光合分波器の組み立てに長時間を有するといった問題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている光合分波器では、光ファイバへの不要な反射戻り光を十分に抑制することが可能であるが、ＧＩファイバの端面の角度を調整するために、端面を高精度に加工する必要があり、生産性の低下を起こす問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、組み立てが容易で、生産性が高く、安価な部品構成により低価格化が可能な光合分波器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、基板と、該基板に形成された溝と、前記基板に形成され、該溝の一方側に前記溝に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、前記基板に形成され、前記溝を間にして前記第１の位置決め溝の反対側に、かつ、同一軸上に形成された直線状の第２の位置決め溝と、前記基板に、かつ、前記溝の一方側に形成され、前記溝に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第３の位置決め溝と、前記溝内に設けられた、光を合波又は／及び分波する光学素子と、前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第１のレンズ付き光ファイバと、前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第２のレンズ付き光ファイバと、前記第３の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記溝に面している第３のレンズ付き光ファイバと、を有することを特徴とする光合分波器によって達成される。
【００１３】
係る光合分波器によると、第１のレンズ付き光ファイバから出射した光は、光学素子に入射し、一部の光は光学素子を透過し、一部の光は光学素子により反射される。光学素子を透過した光は第２のレンズ付き光ファイバに入射し、光学素子により反射された光は第３のレンズ付き光ファイバに入射する。このように、１つの光が２つの光に分けられる。
【００１４】
また、第２のレンズ付き光ファイバから出射した光は、光学素子を透過し、第１のレンズ付き光ファイバに入射する。更に、第３のレンズ付き光ファイバから出射した光は、光学素子により反射されて第１のレンズ付き光ファイバに入射する。このように、２つの光が１つの光となる。
【００１５】
上記本発明の光合分波器であって、前記第１乃至第３のレンズ付き光ファイバの端面は、該端面の法線が前記光学素子と直交するように、前記第１乃至第３のレンズ付き光ファイバの光軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【００１６】
係る光合分波器によると、レンズ付き光ファイバから出射した光は、その端面で反射される。しかしながら、端面が光軸に対して斜めに形成されているため、端面で反射される光は、レンズ付き光ファイバの光軸（受光角）に対して斜めに反射されることとなり、レンズ付き光ファイバに結合しにくい構成となっている。
【００１７】
上記本発明の光合分波器であって、前記光学素子は光学素子基板上に薄膜を設けたものであって、前記第１のレンズ付き光ファイバから前記薄膜までの距離をＬ１、前記薄膜の厚さをＬ２、前記光学素子基板の厚さをＬ３、前記光学素子基板から前記第２のレンズ付き光ファイバまでの距離をＬ４、前記屈折率分布型レンズの軸上屈折率をｎ０、前記溝内の屈折率をｎ１、前記薄膜の実効屈折率をｎ２、前記光学素子基板の屈折率をｎ３、前記所定の角度をθｆとしたときに、前記光学素子基板の厚さＬ３が、「Ｌ３＝［（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）（Ｌ１＋Ｌ４）＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）×Ｌ２］／（ｔａｎθ３−ｔａｎθｆ）但し、θ１＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ１｝、θ２＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ２｝、θ３＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ３｝」の式を満たすことを特徴とする。
【００１８】
第１又は第２のレンズ付き光ファイバの端面は、光軸に対して所定の角度をなして斜めに傾斜しているため、第１のレンズ付き光ファイバから出射した光は、屈折率がそれぞれ異なる溝部及び光学素子を通過することで、第２のレンズ付き光ファイバに結合する際に光軸ずれが生じてしまう。また、第２のレンズ付き光ファイバから出射し、第１のレンズ付き光ファイバに結合する光についても、同様に光軸ずれが生じてしまう。しかしながら、上記本発明の光合分波器によると、溝内の屈折率と光学素子の屈折率との比率、並びに、光が通過する溝の長さと光学素子の長さとの比率を変えることにより、光軸ずれの補正を行なうことができる。
【００１９】
上記本発明の光合分波器であって、前記第１のレンズ付き光ファイバから射出した光が前記第３のレンズ付き光ファイバに結合するように前記光学素子の傾きを調整する傾き調整用部材をさらに有することを特徴とする。
【００２０】
上記本発明の光合分波器であって、前記傾き調整用部材は、前記溝を跨いで前記光学素子と接触する平板部材を有することを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の光合分波器であって、前記平板部材は、前記光学素子との接触領域に接触溝を有していることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の光合分波器であって、前記溝は、前記光学素子を載置する載置用溝を有することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明の光合分波器であって、前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布型光ファイバであることを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の光合分波器であって、前記光学素子は、光フィルタ又はミラーであることを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的は、基板を削ることにより、２本の直線状の位置決め溝を、それらが所定の角度をなして交差するように前記基板に形成する位置決め溝形成ステップと、前記２本の直線状の位置決め溝が交差している部分に、前記位置決め溝を横断する溝を形成する溝形成ステップと、先端に屈折率分布型レンズが形成されたレンズ付き光ファイバを、該レンズ付き光ファイバの端面が前記溝と面するように、前記位置決め溝に配置する光ファイバ配置ステップと、前記溝内にブロックを配置し、前記レンズ付き光ファイバの先端を該ブロックに突き当てた状態で固定するステップと、接着固定された前記レンズ付き光ファイバの先端を削るステップと、前記レンズ付き光ファイバの間の溝に、光学素子を装着するステップと、を有することを特徴とする光合分波器の製造方法によって達成される。
【００２６】
また、上記目的は、基板を削ることにより、２本の直線状の位置決め溝を、それらが所定の角度をなすように前記基板に形成する位置決め溝形成ステップと、一方の位置決め溝に第１の屈折率分布型レンズの両端に光ファイバが装着されたレンズ付き光ファイバを配置し、他方の位置決め溝に第２の屈折率分布型レンズに光ファイバが装着された別のレンズ付き光ファイバを配置、固定する光ファイバ固定ステップと、前記第１の屈折率分布型レンズの中間部、前記第２の屈折率分布型レンズの先端及び前記基板を削ることにより、前記位置決め溝を横断する溝を形成し、更に、前記溝内に別の溝を形成する溝形成ステップと、前記別の溝に、光学素子を装着するステップと、を有することを特徴とする光合分波器の製造方法によって達成される。
【００２７】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記光学素子を装着するステップの後に、前記光学素子を前記溝の幅方向に移動させることにより、所定のレンズ付き光ファイバから出射し、前記光学素子で反射され、別のレンズ付き光ファイバに結合する光の光路を調整するステップを有することを特徴とする。
【００２８】
係る製造方法によると、光学素子を溝の幅方向に平行に移動して位置合わせを行なうことにより、第１のレンズ付き光ファイバから出射して光学素子により反射され、第３のレンズ付き光ファイバに結合する光の光路を調整することができる。また、第３のレンズ付き光ファイバから出射し、第１のレンズ付き光ファイバに結合する光についても、同様に光軸ずれの調整を行なう。尚、光学素子を溝の幅方向に移動した場合であっても、溝内の屈折率と光学素子の屈折率との比率、並びに、光が通過する溝の長さと光学素子の長さとの比率が変化しないため、第１のレンズ付き光ファイバと第２のレンズ付き光ファイバとの間で光軸ずれは生じない。
【００２９】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記溝の内部に充填される物質の屈折率を変えることにより、所定のレンズ付き光ファイバから出射し、別のレンズ付き光ファイバに結合する光の光路を調整するステップを有することを特徴とする。
【００３０】
また、上記目的は、基板上に溝を形成する溝形成ステップと、前記溝に対して所定の角度を有する直線状の第１の位置決め溝と、前記溝を介して前記第１の位置決め溝の同一軸上に位置する直線状の第２の位置決め溝と、前記溝が延伸する方向に平行に見て、前記溝に近づくほど前記第１の位置決め溝との間隙が短くなる直線状の第３の位置決め溝とを前記基板上に形成する位置決め溝形成ステップと、端部に屈折率分布型レンズを有する第１乃至第３のレンズ付き光ファイバを前記屈折率分布型レンズが前記溝に露出するように、前記第１乃至第３の位置決め溝にそれぞれ配置して固定する光ファイバ固定ステップと、前記溝に光学素子を載置する光学素子載置ステップと、前記第１のレンズ付き光ファイバから射出した光が前記第３のレンズ付き光ファイバに結合するように前記光学素子の傾きを調整するステップとを有すること特徴とする光合分波器の製造方法によって達成される。
【００３１】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、平板部材を有する傾き調整用部材を前記溝に被せ、前記平板部材を前記溝中の前記光学素子に接触させながらずらして、前記光学素子を傾けることを特徴とする。
【００３２】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記溝を横切る方向に前記平板部材をずらして、前記第１及び第３のレンズ付き光ファイバを含む平面に対して前記光学素子を傾けることを特徴とする。
【００３３】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記平板部材を回転させてずらし、前記第１及び第３のレンズ付き光ファイバを含む平面にほぼ直交する軸回りに前記光学素子を回転させることを特徴とする。
【００３４】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布光ファイバであることを特徴とする。
【００３５】
上記本発明の光合分波器の製造方法であって、前記光学素子は光フィルタ又はミラーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
上記本発明の光合分波器によれば、基板に位置決め溝を形成することにより、レンズ付き光ファイバを位置及び角度に関して高精度に実装することが可能となる。更に、光学素子の厚さを調整することにより、レンズ付き光ファイバを調芯することなく、同一軸上に配置された２つレンズ付き光ファイバの光軸を高精度に一致させることが可能となるため、光結合の際の損失を小さくすることが可能となる。また、レンズ付き光ファイバの調芯を必要としないため、光合分波器の組み立て時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、上記本発明の光合分波器によれば、レンズ付き光ファイバの端面を光軸に対して斜めに形成することにより、レンズ付き光ファイバから出射した光の端面での反射戻り光を抑制することが可能となり、損失を少なくすることが可能となる。
【００３８】
更に、上記本発明の光合分波器によれば、光学素子基板の厚さが本発明の条件を満たすとき、レンズ付き光ファイバを調芯することなく、同一軸上に配置された２つのレンズ付き光ファイバの光軸を高精度に一致させることが可能となるため、光結合の際の損失を小さくすることが可能となる。すなわち、溝内の屈折率が異なる個々の物質により屈折されて生じた光軸ずれを全体として相殺し、光軸ずれを低減することができる。また、レンズ付き光ファイバの調芯を必要としないため、光合分波器の組み立て時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００３９】
またさらに、上記本発明の光合分波器によれば、傾き調整用部材を用いて光学素子の角度を調整することにより、第１及び第３のレンズ付き光ファイバの光軸と、光学素子からの反射光の光路とのずれを調整できる。これにより、第１のレンズ付き光ファイバから射出されて光学素子で反射した反射光は第３のレンズ付き光ファイバに良好に結合することができる。
【００４０】
また、上記本発明の光合分波器の製造方法によれば、基板に溝を形成するときに、レンズ付き光ファイバの先端部も一緒に加工することにより、少ない工程数で光合分波器を製造することが可能となるので、高効率で端面を加工することができる。また、レンズ付き光ファイバの長さを溝形成時に制御することができるので、再現性の高い光学系を有する光合分波器を製造することができる。
【００４１】
また、上記本発明の光合分波器の製造方法によれば、光学素子の位置を溝の幅方向に沿って移動させることにより、レンズ付き光ファイバの調芯を必要とせず、１回の工程で、光学素子によって反射される光の光路のずれを低減させることが可能となる。その結果、光合分波器の組み立て時間を短縮することが可能となる。
【００４２】
また、上記本発明の光合分波器の製造方法によると、溝内に充填される物質を変えて溝内の屈折率を変えることにより、レンズ付き光ファイバの調芯を必要とせず、光の光路のずれを低減させることが可能となる。その結果、光合分波器の組み立て時間を短縮することが可能となる。
【００４３】
また、上記本発明の光合分波器の製造方法によれば、傾き調整用部材３１を用いて光学素子の角度調整ができるので、溝内に光学素子が傾いて配置されたり、第１のレンズ付き光ファイバの光軸の偏心により出射光の出射角の角度ずれが生じたりしても、第１のレンズ付き光ファイバからの出射光の光学素子への入射角を調整できる。これにより、第１のレンズ付き光ファイバから射出されて光学素子で反射した反射光を第３のレンズ付き光ファイバに良好に結合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態に係る光合分波器及び光合分波器の製造方法について、図１乃至図７を参照しつつ説明する。
【００４５】
［第１の実施の形態］
まず、第１の実施形態について図１乃至図５を参照しつつ説明する。
【００４６】
（構成）
本発明の第１の実施形態の光合分波器の構成について図１乃至図４を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の光合分波器に用いられる基板のＶ字溝を示す基板の断面図である。図３は、第１の実施形態に係る光合分波器の側面図である。図４は、第１の実施形態に係る光合分波器の溝付近を拡大した上面図である。
【００４７】
本実施形態に係る光合分波器１は、図１に示すように、断面がＶ字型の複数のＶ字溝４が形成された基板２と、Ｖ字溝４に密着して配置されているレンズ付き光ファイバ５、６及び７と、レンズ付き光ファイバ５、６及び７を基板２の上から固定する光ファイバ固定板８と、Ｖ字溝４を横断するように形成された溝３とからなる。更に、溝３に設置され、取り外し可能な光学素子基板９ｂと、光学素子基板９ｂを固定する光学素子基板固定板１０とからなる。
【００４８】
レンズ付き光ファイバ５〜７は、それぞれシングルモード光ファイバ５ａ、６ａ及び７ａの先端に、分布屈折率型レンズとしてのＧＩファイバ５ｂ、６ｂ及び７ｂが融着により固定されている。
【００４９】
また、ＧＩファイバ５ｂ〜７ｂは、光軸の径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型の光ファイバであり、このＧＩファイバの径方向の屈折率分布は、次の式（１）で表される。
ｎ（ｒ）＝ｎ０（１−（Ａ／２）ｒ２）    ・・・（１）
但し、ｒを中心軸からの径方向半径、ｎ０を軸上屈折率とする。Ａ１／２は屈折率分布定数であり、屈折率が２乗分布の場合、Ａ１／２＝（２Δ）１／２／ｒとなる。ここで、比屈折率差Δ＝｛ｎ（０）２―ｎ（ｒ）２｝／｛２ｎ（０）２｝となる。
【００５０】
このＧＩファイバは、シングルモード光ファイバから出射する発散光線束を平行光線束又は収束光線束に変換し、又は光ファイバに入射する平行光線束を収束光線束に変換させる機能を有する。
【００５１】
また、基板２、光ファイバ固定板８及び光学素子基板固定板１０はテンパックスガラスからなる。光学素子基板９ｂの表面（レンズ付き光ファイバ５、７に面する表面）には誘電体多層膜からなる薄膜９ａ（図示しない）が設けられている。この光学素子基板９ｂには例えばＢＫ７が用いられている。尚、光学素子基板９ｂと薄膜９ａとをあわせたものが本発明の「光学素子」としての「光フィルタ」９に相当する。
【００５２】
図２に、基板２に形成されたＶ字溝４の断面形状を示す。同図に示すように、Ｖ字溝４の頂点の角度は約６０°となっている。このＶ字溝４にレンズ付き光ファイバ５〜７が密接して配置されており、レンズ付き光ファイバ５〜７を保持するために光ファイバ固定板８（図示しない）がレンズ付き光ファイバ５〜７の上に配置されている。
【００５３】
図３に、光合分波器１の側面図を示す。溝３には光学素子基板９ｂが設置されており、光学素子基板９ｂは光学素子基板固定板１０によって固定されている。光学素子基板９ｂの厚さは溝３の幅よりも薄いため、光学素子基板固定板１０を溝３の幅方向（図３におけるＸ方向）に移動させることが可能となっている。
【００５４】
図４は、光合分波器１の溝３付近を拡大した基板の上面図である。同図に示すように、溝３の内部に溝３と平行して光学素子基板９ｂが設置されている。また、光学素子基板９ｂの一方の側にレンズ付き光ファイバ５、７が配置され、他方の側にレンズ付き光ファイバ６が配置されている。これらレンズ付き光ファイバ５〜７は、その先端部の位置が溝３の端部の位置と一致するように配置されている。更に、レンズ付き光ファイバ６は、溝３（光学素子基板９ｂ）を間にしてレンズ付き光ファイバ５と同一軸上に設けられおり、レンズ付き光ファイバ７は、溝３（光学素子基板９ｂ）に垂直な方向を対称軸としてレンズ付き光ファイバ５と線対称の位置に設けられている。
【００５５】
また、レンズ付き光ファイバ５〜７は、レンズ付き光ファイバ５〜７の光軸と溝３（光学素子基板９ｂ）に垂直な方向との角度がθｆとなるように配置されている。更に、レンズ付き光ファイバ５〜７の先端部は、その端面の法線が溝３（光学素子基板９ｂ）と直交するように斜めに形成されている。従って、先端部は、その端面の法線がレンズ付き光ファイバ５〜７の光軸に対して角度θｆをなして傾斜している。
【００５６】
更に、光学素子基板９ｂの表面（レンズ付き光ファイバ５、７と面する表面）には、誘電体多層膜からなる薄膜９ａが設けられている。尚、薄膜９ａは、レンズ付き光ファイバ５、７と面する表面ではなく、その反対側の面（レンズ付き光ファイバ６と面する表面）に設けられていてもよい。
【００５７】
ここで、薄膜９ａの膜厚をＬ２、光学素子基板９ｂの厚さをＬ３、レンズ付き光ファイバ５、７から薄膜９ａまでの距離をＬ１、光学素子基板９ｂからレンズ付き光ファイバ６までの距離をＬ４とする。従って、溝３の幅はＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４となる。また、レンズ付き光ファイバ５、７と薄膜９ａとの間に充填されている材料の屈折率をｎ１、薄膜９ａの実効屈折率をｎ２、光学素子基板９ｂの屈折率をｎ３、光学素子基板９ｂの端部からレンズ付き光ファイバ６との間に充填されている材料の屈折率をｎ４、レンズ付き光ファイバ５〜７の軸上屈折率をｎ０とする。尚、本実施形態においては、ｎ１＝ｎ４となる。
【００５８】
尚、薄膜９ａは、屈折率が異なる誘電体膜が積層されてなる誘電体多層膜であるため、多層膜全体の屈折率を示すものとして、薄膜９ａの屈折率を実効屈折率ｎ２とした。
【００５９】
更に、ＧＩファイバ５ｂから出射した光のビームウエストの位置（スポットサイズが最も小さくなる位置）に薄膜９ａが配置されるように、光学素子基板９ｂを設置する。ここで、ＧＩファイバの端面からビームウエストまでの大気中（屈折率＝１）における距離を「ｄ」とする。ｄはＧＩファイバの屈折率と長さに依存する。ＧＩファイバの屈折率と長さが同じ場合、各レンズ付き光ファイバは同じ光学特性を有する。そして、大気中（屈折率＝１）において、２つの光ファイバ間の光学的距離ｄａ（以下、光ファイバ結合間距離と称する。）がｄａ＝２×（距離ｄ）の関係を満たすと、一方のレンズ付き光ファイバから出射した光が、他方のレンズ付き光ファイバに入射するときの結合損失が最も小さくなる。
【００６０】
（作用）
以上のような構成をなしている光合分波器１によると、以下のような好適な作用を奏することが可能となる。尚、本実施形態においては、光合分波器１を分波器として使用した場合について説明する。
【００６１】
例えば、レンズ付き光ファイバ５を出射光線束用の光ファイバとし、レンズ付き光ファイバ６を透過光線束用の光ファイバとし、レンズ付き光ファイバ７を反射光線用光ファイバとして使用する。
【００６２】
以上のような構成において、レンズ付き光ファイバ５の端面が斜めに加工されているため、レンズ付き光ファイバ５から出射した出射光は屈折して、誘電体多層膜からなる薄膜９ａに入射する。尚、レンズ付き光ファイバ５の端面から出射する際の角度をθ１とし、薄膜９ａにはθ１の角度をなして入射する。また、図４に示すように、この間の光路長をｄ１とし、薄膜９ａを伝搬する際の角度をθ２とする。
【００６３】
尚、レンズ付き光ファイバ５の端面が斜めに加工されているため、レンズ付き光ファイバ５の端面で反射された光は、レンズ付き光ファイバ５に戻ることはない。従って、反射戻り光を抑制することが可能となる。
【００６４】
そして、ある波長を有する光は薄膜９ａを透過し、別の波長を有する光は薄膜９ａによって反射される。透過光の薄膜９ａ内の光路長をｄ２とする。薄膜９ａを透過した透過光は、更に光学素子基板９ｂを透過した後、レンズ付き光ファイバ５と同一軸上に配置されているレンズ付き光ファイバ６に入射する。薄膜９ａから光学素子基板９ｂに入射するときは、角度θ２で入射する。また、光学素子基板９ｂ内の光路長をｄ３とし、光学素子基板９ｂを伝搬する際の角度をθ３とする。光学素子基板９ｂからレンズ付き光ファイバ６までの光路長をｄ４とし、レンズ付き光ファイバ６に入射する際の角度をθ４とする。
【００６５】
このように、レンズ付き光ファイバ５から出射した出射光は薄膜９ａで透過光と反射光に分波され、透過光はレンズ付き光ファイバ６に入射し、反射光はレンズ付き光ファイバ７に入射する。このとき、透過光はレンズ付き光ファイバ６の光軸からずれてしまい、反射光はレンズ付き光ファイバ７の光軸からずれてしまい、結合損失が生じてしまう場合がある。
【００６６】
このときの、レンズ付き光ファイバ５とレンズ付き光ファイバ６との間の光学的距離、つまり光ファイバ結合間距離ｄａは、ｄａ＝ｄ１／ｎ１＋ｄ２／ｎ２＋ｄ３／ｎ３＋ｄ４／ｎ４となる。従って、この光ファイバ結合間距離ｄａがｄａ＝２×（距離ｄ）なる関係を満たす場合、結合損失が最も小さくなる。本実施形態においては、レンズ付き光ファイバ５から出射した光のスポットサイズが最も小さくなる位置に薄膜９ａを配置している。従って、ｄ１＝（距離ｄ）×ｎ１となる位置に薄膜９ａが配置されるように、光学素子基板９ｂを設置した。
【００６７】
そして、光学素子基板９ｂの厚さＬ３が以下の式を満たすとき、ｄａ＝ｄ１／ｎ１＋ｄ２／ｎ２＋ｄ３／ｎ３＋ｄ４／ｎ４＝２×（距離ｄ）となり、透過光のレンズ付き光ファイバ６の光軸からのずれを補正することができ、結合損失が最も小さくなる。
条件：
「Ｌ３＝［（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）（Ｌ１＋Ｌ４）＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）×Ｌ２］／（ｔａｎθ３−ｔａｎθｆ）
但し、θ１＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ１｝、θ２＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ２｝、θ３＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ３｝」
【００６８】
Ｌ１等の値を任意に決定し、そのとき上記条件を満たすようにＬ３を選ぶと、光軸からのずれが「０」となる。
【００６９】
ここで、光学素子基板９ｂの厚さＬ３の導出方法について説明する。図１に示すように、光合分波器１は基板２平面上にレンズ付き光ファイバ５、６、７を実装するＶ字溝４が形成されているので、レンズ付き光ファイバ５、６、７の光軸中心は全て同一平面内（Ｚ軸座標が同一）に含まれる。
【００７０】
レンズ付き光ファイバ５、６、７は、シングルモード光ファイバ５ａ、６ａ、７ａ先端部に同一径のＧＩファイバ５ｂ、６ｂ、７ｂがそれぞれ配置された構成を有している。シングルモード光ファイバ５ａ、６ａ、７ａ先端部には、屈折率分布型レンズが配置されていればよく、ＧＩファイバ５ｂ、６ｂ、７ｂに代えて、例えばＧＲＩＮレンズでもよい。ＧＩファイバ５ｂ、６ｂ、７ｂの屈折率分布は、軸中心の屈折率が最大となり外側に向かうに従い、屈折率が減少する構成（二乗分布）となっている。レンズ付き光ファイバ５、６、７は、シングルモード光ファイバ５ａ、６ａ、７ａ中心とＧＩファイバ５ｂ、６ｂ、７ｂ中心がそれぞれ一致して配置されているので、ＧＩファイバ５ｂ、６ｂ、７ｂ入出射端の光軸中心もシングルモード光ファイバ５ａ、６ａ、７ａの光軸中心と一致する。
【００７１】
レンズ付き光ファイバ５、６、７出射端面は、Ｖ字溝４に対して所定の角度を有する溝３側面と同一面となっている。また、溝３側面の深さ方向（Ｚ軸方向）は、Ｖ字溝４が形成された基板２平面にほぼ垂直に形成されており、レンズ付き光ファイバ５出射端から溝３の空間に出射する光線の屈折する角度（出射角度）は、Ｖ字溝４と溝３とが成す角度及び溝３空間の屈折率により変化する。光合分波器１は製造誤差、加工誤差及び素子実装誤差により、Ｚ軸に対してＹ軸回りに角度を有する場合があるが、可能な限りＹ軸回りの当該角度が少ない構成となる工法を採用している。従って、当該光線はレンズ付き光ファイバ５の光軸に対して垂直方向（Ｚ軸方向）にはほとんど屈折せず、光線方向（Ｘ軸）に対してＹ軸方向に屈折することとなる。このため、光合分波器１の構成によれば、屈折した出射光線と、各レンズ付き光ファイバ５、６、７光軸中心は全て同一平面上（２次元）に存在することとなる。
【００７２】
次に、図４を参照しつつ、このような構成の光合分波器１における光学素子基板９ｂの厚さＬ３を導出する。レンズ付光ファイバ５の光入出射位置での光軸中心座標を（Ｘ、Ｙ）＝（０，０）とし、第２のレンズ付光ファイバ６の光入出射位置での光軸中心座標を（Ｘ、Ｙ）＝（Ｌａ、Ｙａ）とする。第２のレンズ付光ファイバ６の光入出射位置Ｙａは、レンズ付き光ファイバ５、６の光軸と溝３（光学素子基板９ｂ）に垂直な方向との角度θｆを用いると、ｔａｎθf＝Ｙａ／Ｌａであるので、
Ｙａ＝ｔａｎθｆ×Ｌａ    ・・・（２）
となる。
【００７３】
ここで、レンズ付き光ファイバ５から出射した光線の中心が（Ｘ、Ｙ）＝（Ｌａ、Ｙａ）の位置に到達している状態を光軸ずれのない状態と呼ぶ。また、溝３と薄膜９ａとの屈折率境界面、薄膜９ａと光学素子基板９ｂとの屈折率境界面及び光学素子基板９ｂと溝３との屈折率境界面は、レンズ付き光ファイバ５が露出する溝３側面に対して平行とする。光軸ずれのない状態での第２のレンズ付光ファイバ６の光入出射位置Ｌａは、
Ｌａ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４    ・・・（３）
となる。式（３）を式（２）に代入すると、
Ｙａ＝ｔａｎθｆ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）
＝（ｔａｎθ１×Ｌ１）＋（ｔａｎθ２×Ｌ２）＋（ｔａｎθ３×Ｌ３）＋（ｔａｎθ４×Ｌ４）    ・・・（４）
となる。
【００７４】
上記条件式の但し書きに記載された、レンズ付き光ファイバ５端面から出射する際の光の角度θ１、薄膜９ａを伝搬する際の光の角度θ２、光学素子基板９ｂを伝搬する際の光の角度θ３及びレンズ付き光ファイバ６に入射する際の光の角度θ４は、スネルの法則より、以下の式（５）〜式（８）のように表すことができる。
θ１＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ１｝    ・・・（５）
θ２＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ２｝    ・・・（６）
θ３＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ３｝    ・・・（７）
θ４＝ｓｉｎ−１｛（ｎ０×ｓｉｎθｆ）／ｎ４｝    ・・・（８）
【００７５】
また、式（４）は以下のように書き換えることができる。
{ｔａｎθｆ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）}−{（ｔａｎθ１×Ｌ１）＋（ｔａｎθ２×Ｌ２）＋（ｔａｎθ３×Ｌ３）＋（ｔａｎθ４×Ｌ４）}＝０    ・・・（９）
【００７６】
式（９）をＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４について整理すると以下のようになる。
（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）Ｌ１＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）Ｌ２＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ３）Ｌ３＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ４）Ｌ４＝０    ・・・（１０）
【００７７】
本実施の形態による光合分波器１は光学素子基板９ｂの厚さＬ３を調整することにより、光フィルタ９での透過光及び反射光の光路と、レンズ付き光ファイバ５、６、７の光軸とのずれを補正することができる。
ここで、光学素子基板９ｂの厚さＬ３を求める。式（１０）より、−（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ３）Ｌ３＝（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）Ｌ１＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）Ｌ２＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ４）Ｌ４であるので、
Ｌ３＝｛（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）Ｌ１＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）Ｌ２＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ４）Ｌ４｝／（ｔａｎθ３−ｔａｎθｆ）    ・・・（１１）
となる。
【００７８】
本実施形態の実施例１による光合分波器１及びその製造方法において、後程説明するように、薄膜９ａの位置を溝３の幅方向（Ｘ軸方向）に移動することにより、反射側（レンズ付き光ファイバ７）の光軸調整を行う場合がある。光フィルタ９をＸ軸方向に移動して光軸調整することにより、溝３の空間領域の距離Ｌ１と距離Ｌ４の長さの比率が変わる。光学素子基板９ｂの厚さＬ３は予め所定の厚さに加工して用いるために、光フィルタ９を移動して反射光を調整すると、式（１１）を満たさないことがある。
【００７９】
そこで、溝３内を同一物質で充填し、レンズ付き光ファイバ５が露出する溝３側面から薄膜９ａまでの溝空間領域（距離Ｌ１）の屈折率ｎ１と、光学素子基板９ｂからレンズ付き光ファイバ６が露出する溝３までの溝空間領域（距離Ｌ４）の屈折率ｎ４とを同一にする。この場合、距離Ｌ１、Ｌ４の空間比率が変わっても、距離Ｌ１、Ｌ４を合わせた領域幅は変わらないので、光フィルタ９をＸ軸方向に移動しても式（１１）を満たすことになる。この場合、ｎ１＝ｎ４及びθ１＝θ４となる。
【００８０】
そこで、θ１＝θ４を式（１１）に代入すると、
Ｌ３＝［（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ１）（Ｌ１＋Ｌ４）＋（ｔａｎθｆ−ｔａｎθ２）×Ｌ２］／（ｔａｎθ３−ｔａｎθｆ）
となり、上記条件式に示す光学素子基板９ｂの厚さＬ３を導出することができる。
【００８１】
光合分波器１は、光フィルタ９の薄膜９ａの位置を溝３内に高精度に配置するにより、予め距離Ｌ１、Ｌ４の領域幅をほぼ一定にすることができ、距離Ｌ１、Ｌ４の各領域が同一物質で充填されていない（屈折率が異なる）場合にも、適用可能である。
【００８２】
また、レンズ付き光ファイバ５からの出射光の反射位置に薄膜９ａ層があれば、レンズ付き光ファイバ７に光線を結合することができる。このため、光フィルタ９を溝３内に配置する際の薄膜９ａ及び光学素子基板９ｂの向きについては、図１及び図４に示すように、レンズ付き光ファイバ５から出射した光線が距離Ｌ１の領域を通過して薄膜９ａで反射する構成の他に、距離Ｌ１の領域及び光学素子基板９ｂを通過して、薄膜９ａで反射する構成（図１及び図４に示す光合分波器１とは、レンズ付き光ファイバ５光入射出端面に対して光フィルタ９の薄膜９ａと光学素子基板９ｂの配置位置が逆向き）であっても、光合分波器１の構成を満たす。
【００８３】
（実施例１）
ここで、一実施例について具体的に説明する。尚、本実施例においては、シングルモード光ファイバ５ａ〜７ａには、クラッド径が１２５［μｍ］で、モードフィールド径が約９［μｍ］の石英系の光ファイバを用いている。そして、外径が１２５［μｍ］、コア径が１０５［μｍ］、軸上屈折率ｎ０が１．４５、比屈折率差Δが０．８５％、長さが８００［μｍ］のＧＩファイバ５ｂ〜７ｂが、同一の外径を有するシングルモード光ファイバ５ａ〜７ａに設けられたレンズ付き光ファイバ５〜７を用いている。尚、このときの距離ｄは空気中で約５４８［μｍ］となる。
【００８４】
例えば、レンズ付き光ファイバの軸上屈折率をｎ０＝１．４５とし、シリコン樹脂を使用することによりｎ１＝ｎ４＝１．４１とし、光学素子基板９ｂの屈折率をｎ３＝１．５とし、薄膜９ａの実効屈折率をｎ２＝１．６とする。また、Ｌ１＝７５８［μｍ］、Ｌ２＝１０［μｍ］、Ｌ４＝９４［μｍ］とする。また、レンズ付き光ファイバ５〜７の端面の角度θｆ＝１３．６°とすることにより、レンズ付き光ファイバ５と７との間の角を２７．２°とした。また、端面の角度θｆ＝１３．６°とすると、シリコン樹脂空間の屈折角度θ１＝θ４＝１３．９９°、薄膜９ａの屈折角度θ２＝１２．３０°、光学素子基板９ｂの屈折角度θ３＝１３．１４°となる。
【００８５】
また、薄膜９ａには、光の入射角度が約１４°のときに、１３００〜１５００［ｎｍ］の波長を有する光を透過し、１５４０〜１６２０［ｎｍ］の波長を有する光を阻止する特性を有する誘電体多層膜を使用した。
【００８６】
Ｌ１等の値を上記のように設定すると、上記Ｌ３の式によりＬ３＝７００［μｍ］となる。従って、光学素子基板９ｂの厚さを約７００［μｍ］とすると、透過光の光軸からのずれはほぼ０［μｍ］となる。つまり、この状態でレンズ付き光ファイバ６の光軸からのずれがなくなり、レンズ付き光ファイバ６の端面における結合損失を少なくすることが可能となる。
【００８７】
尚、本実施形態においては、波長が１３００〜１５００［ｎｍ］の領域の光は薄膜９ａを透過し、更に光学素子基板９ｂを透過した後、レンズ付き光ファイバ６に入射する。一方、波長が１５４０〜１６２０［ｎｍ］の領域の光は薄膜９ａにより反射され、レンズ付き光ファイバ７に入射する。このようにして、１つの光を複数の光に分波する。
【００８８】
このとき、光学素子基板９ｂを溝３の幅方向に移動することで、薄膜９ａで反射された反射光のうち、レンズ付き光ファイバ７に入射する光の光量を調整することが可能となる。そして、レンズ付き光ファイバ７に入射する反射光の光量が最大になるのは、レンズ付き光ファイバ５から出射した光のビームウエストの位置が、薄膜９ａの位置と一致するとともに、レンズ付き光ファイバ５の光軸とレンズ付き光ファイバ７の光軸とが一致するときである。また、ＧＩファイバ５ｂ、７ｂは、レンズ付き光ファイバ５の光軸とレンズ付き光ファイバ７の光軸とが一致するように薄膜９ａの位置を調整したときに、ビームウエストが薄膜９ａの位置に来るように設計してある。従って、上記条件を満たすようにＬ３を選ぶと、薄膜９ａの位置を調整するだけで、透過光及び反射光の最適化が可能となる。
【００８９】
（実施例２）
次に、他の実施例について具体的に説明する。本実施例においては、分布屈折率型のレンズとして、ＧＩファイバの代わりに、先端からビームウエストまでの距離が空気中（屈折率＝１）において４６５８［μｍ］となるロッドレンズを使用した。シングルモード光ファイバ５ａ〜５ｃに外径φ１．０［ｍｍ］のキャピラリーを接着し、研磨を行い、先端に外径がφ１．０［ｍｍ］のロッドレンズを固定して、Ｖ字溝４に配置した。このロッドレンズの屈折率分布定数はＡ１／２＝０．５９６であり、最終的なレンズ長は３［ｍｍ］となるように構成した。
【００９０】
そして、レンズ付き光ファイバの軸上屈折率をｎ０＝１．５９とし、エポキシ樹脂を使用することによりｎ１＝ｎ４＝１．６２とし、光学素子基板９ｂにセラミックスガラス基板を使用することにより屈折率をｎ３＝１．５３とし、薄膜９ａの実効屈折率をｎ２＝１．６とする。また、Ｌ１＝７３４３［μｍ］、Ｌ２＝１０［μｍ］、Ｌ４＝２４４５［μｍ］とする。
【００９１】
Ｌ１等の値を上記のように設定すると、上記Ｌ３の式によりＬ３＝４６００［μｍ］となる。従って、光学素子基板９ｂの厚さを４６００［μｍ］とすると、透過光の光軸からのずれはほぼ０［μｍ］となる。つまり、この状態でレンズ付き光ファイバ６の光軸からのずれがなくなり、レンズ付き光ファイバ６の端面における結合損失を少なくすることが可能となる。
【００９２】
尚、この第２の実施例において、光軸からの軸ずれ量は、以下の式（１２）で表される。
軸ずれ量≒０．０１５×ΔＬ３    ・・・（１２）
ここで、ΔＬ３は、光軸のずれが「０」となるＬ３からのずれ量である。
【００９３】
以上のように、光学素子基板９ｂの厚さＬ３を調整することで、薄膜９ａを透過した透過光についてはレンズ付き光ファイバを調芯しなくても、光軸ずれが少ない状態で透過光線束用のレンズ付き光ファイバ６に入射させることが可能となる。一方、薄膜９ａによって反射された反射光については、光学素子基板９ｂを溝３の幅方向（Ｘ方向）に移動させることにより、光軸ずれがない少ない状態で反射光線用のレンズ付き光ファイバ７に入射させることが可能となる。従って、Ｌ３の厚さと薄膜９ａの位置を調整するだけで、透過光及び反射光の最適化が可能となる。
【００９４】
また、本実施形態では光合分波器１を光分波器として用いたが、光合波器として使用することもできる。その場合には、レンズ付き光ファイバ６、７を出射光線束用の光ファイバとして使用する。そして、レンズ付き光ファイバ６から出射した光（波長が１３００〜１５００ｎｍ）は、薄膜９ａを透過してレンズ付き光ファイバ５に入射する。一方、レンズ付き光ファイバ７を出射した光（波長が１５４０〜１６２０ｎｍ）は、薄膜９ａで反射されてレンズ付き光ファイバ５に入射する。このようにして、異なる波長を有する２つの光を１つの光に合波する。
【００９５】
尚、本実施形態では、薄膜９ａに誘電体多層膜を使用して、多波長の光を分波したが、本発明はそれに限られない。例えば、誘電体多層膜の代わりにミラーやビームスプリッタ等を使用して、１つの光を複数の光に分けてもよい。更に、石英系のシングルモード光ファイバ５ａ〜７ａの代わりに、プラスチック等からなるマルチモード光ファイバを使用してもよい。
【００９６】
（製法）
次に、第１の実施形態に係る光合分波器１の製造方法について、図５を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す図である。
【００９７】
まず、図５（ａ）の上面図に示すように、例えば、幅が約１０［ｍｍ］、長さが約３８［ｍｍ］の長方形の基板２を用意する。そして、基板２の中心付近に、長さ約１９［ｍｍ］にわたって断面がＶ字型の２本のＶ字溝４を形成する。これら２本のＶ字溝４は、約２７．２°の角度をなして交わっている。また、Ｖ字溝４の深さは約０．１８［ｍｍ］で、表面における幅は約０．２１［ｍｍ］で、頂点の角度は約６０°となっている。
【００９８】
次に、図５（ｂ）の上面図に示すように、２本のＶ字溝４が交差している部分を中心として位置合わせを行い、スライサーにより基板２の所望の位置を削ることにより、幅が約１．３［ｍｍ］、深さが約０．２５［ｍｍ］の溝３ａを形成する。この工程により、２本のＶ字溝４は溝３ａによって分断され、４本のＶ字溝４が形成されることとなる。
【００９９】
次に、予めシングルモード光ファイバの先端部にＧＩファイバを融着して所定の長さに切断加工したレンズ付き光ファイバ５〜７を、図５（ｃ）の上面図に示すように、ＧＩファイバの端面が溝３ａに面するようにＶ字溝４に装着する。
【０１００】
そして、図５（ｄ）の断面図に示すような断面形状がＬ字型のＬ字型基板１１（２つの平面部材が直交してなる基板）を用意し、図５（ｅ）の断面図に示すように、Ｌ字型基板１１の先端部１１ａが溝３ａに当てはるように、レンズ付き光ファイバ５〜７の上にＬ字型基板１１を押し当てる。その状態でレンズ付き光ファイバ５〜７の先端をＬ字型基板１１の先端部１１ａの側面に突き当てる（図５（ｅ）において矢印の方向にレンズ付き光ファイバ５〜７を押す）。その結果、レンズ付き光ファイバ５〜７の先端と溝３ａの端部との位置が一致する。その後、レンズ付き光ファイバ５〜７やＬ字型基板１１等を接着固定する。このように、Ｌ字型基板１１をレンズ付き光ファイバ５〜７の上から押し付けることにより、レンズ付き光ファイバ５〜７を固定する。尚、Ｌ字型基板１１が本発明の「ブロック」に相当する。
【０１０１】
また、上記の位置合わせ及び接着工程は、図５（ｉ）に示すように、溝３ａにスペーサ等の部材１２を挿入し、レンズ付き光ファイバ５〜７の先端をスペーサ等の部材１２に突き当て、ガラス等の平板を上から押し当てて装着することも可能である。尚、スペーサ等の部材１２の材質は特に限定されないが、平板と一緒に部材１２を装着する場合は、基板２と同じ材質か加工性のよいものが好ましい。また、位置を合わせ、接着した後に、スペーサ等の部材１２を取り外すことができれば、加工性がよいものである必要はない。
【０１０２】
更に、図５（ｊ）に示すように、楔形の板１３を溝３ａに挿入し、レンズ付き光ファイバ５〜７の先端を板１３に突き当てて位置合わせをしてもよい。
【０１０３】
次に、図５（ｆ）の上面図に示すように、溝３ａが形成されている部分の基板２をスライサーにより更に削り、幅が約１．７［ｍｍ］の溝３を形成する。この工程により、Ｌ字型基板１１の先端部１１ａ及びレンズ付き光ファイバ５〜７の先端も一緒に削られ、レンズ付き光ファイバ５〜７は溝３に対して斜めに配置されているため、その端面は溝３に沿って斜めに削られる。
【０１０４】
そして、図５（ｇ）の平面図に示すように、幅が約１０［ｍｍ］で、中心に幅が約０．７２［ｍｍ］で、深さが約０．６５［ｍｍ］の溝１０ａが形成された光学素子基板固定板１０（寸法：２×２×厚さ０．７ｍｍ）を用意する。そして、図５（ｈ）の断面図に示すように、誘電体多層膜からなる薄膜９ａが表面に設けられた光学素子基板９ｂを、光学素子基板固定板１０の溝１０ａに、薄膜９ａの面が光学素子基板固定板１０に対して垂直になるように装着し、固定する。
【０１０５】
そして、基板２に形成された溝３に光学素子基板９ｂを挿入し、本実施形態の光合分波器１を作製する。光学素子基板９ｂの厚さよりも溝３の幅を大きくすることで、光学素子基板９ｂを溝３の幅方向に自由に動かすことが可能となる。
【０１０６】
そして、薄膜９ａと光学素子基板９ｂとからなる光フィルタ９を溝３の幅方向に移動させることにより、例えば、レンズ付き光ファイバ５から出射し、光フィルタ９で反射され、レンズ付き光ファイバ７に入射する光の光路を調整し、光軸ずれが少ない位置で光フィルタ９を固定する。
【０１０７】
以上のように、基板に光フィルタを配置するための溝を形成するときに、レンズ付き光ファイバの先端部も一緒に加工することにより、少ない工程数で光合分波器を製造することができるため、高効率で端面の加工処理を行うことが可能となる。また、レンズ付き光ファイバの長さを溝形成時に制御することができるので、再現性の高い光学系を有する光合分波器を製造することができる。
【０１０８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６及び図７を参照しつつ説明する。
【０１０９】
（構成）
本発明の第２の実施形態の光合分波器の構成について図６を参照しつつ説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す斜視図である。
【０１１０】
同図に示すように、第２の実施形態に係る光合分波器２０は、第１の実施形態に係る光合分波器１とほぼ同じ構成をなしているが、光学素子基板及びその光学素子基板を装着する溝の構成が異なる点が特徴である。以下、光学素子基板及び光学素子基板を装着する溝の構成について詳細に説明する。尚、その他の構成については、上述した光合分波器１の構成と同じであるため説明を省略する。
【０１１１】
図６に示すように、本実施形態に係る光合分波器２０には溝３の代わりに溝２３が形成されている。溝２３は、所定の幅及び深さを有する溝２３ａと、その溝２３ａ内に形成された溝２３ｂとからなる。そして、溝２３ｂに、表面に薄膜９ａが形成された光学素子基板９ｂが装着、固定されている。
【０１１２】
以上のような構成をなしている光合分波器２０によっても、前述の第１の実施形態と同様の作用を奏することが可能となる。つまり、光学素子基板９ｂの厚さが上述した式Ｌ３の関係を満たす場合に、レンズ付き光ファイバ６に入射する透過光のレンズ付き光ファイバ６の光軸からのずれを少なくすることが可能となる。
【０１１３】
また、光学素子基板９ｂの厚さＬ３を調整するとともに、溝２３ｂの形成位置を調整して光学素子基板９ｂの配置位置を調整することにより、レンズ付き光ファイバ７に入射する反射光の光軸からのずれを少なくすることが可能となる。
【０１１４】
更に、光学素子基板９ｂの配置位置を調整する代わりに、溝２３に充填される物質の屈折率を変えることにより、光軸ずれの調整をすることも可能である。具体的には、屈折率のことなる物質を予め複数用意しておき、溝２３に充填する物質を変えることにより、溝２３内の屈折率を変えて、光軸ずれの調整をする。
【０１１５】
また、本実施形態の光合分波器２０においても、第１の実施形態と同様に、ミラーやビームスプリッタ等を用いて光を分けることができる。更に、光合波器としても使用してもよい。
【０１１６】
（製法）
次に、第２の実施形態に係る光合分波器２０の製造方法について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す図である。
【０１１７】
まず、図７（ａ）の上面図に示すように、基板２を用意し、基板２に断面形状がＶ字型の２本のＶ字溝４を形成する。このＶ字溝４は、第１の実施形態と同様に例えば、約２７．２°の角度をなして交わっている。尚、本実施形態においては、２本のＶ字溝４が完全に交差するようにＶ字溝４を形成しているが、本願発明はそれに限られない。一方のＶ字溝４に対して、他方のＶ字溝４が所定の角度、本実施形態においては約２７．２°の角度をなして傾斜するようにＶ字溝４を形成すればよく、完全に交差させる必要はない。
【０１１８】
次に、図７（ｂ）の上面図に示すように、ＧＩファイバ２１の両端にシングルモード光ファイバ５ａ及び６ａを融着したレンズ付き光ファイバを１本のＶ字溝４に配置し、シングルモード光ファイバ７ａの一端にＧＩファイバ７ｂを融着したレンズ付き光ファイバをもう１本のＶ字溝４に配置する。このとき、シングルモード光ファイバ５ａとＧＩファイバ２１との接続箇所の位置と、シングルモード光ファイバ７ａとＧＩファイバ７ｂとの接続箇所の位置とが一致するように、各レンズ付き光ファイバを配置する。そして、接着剤を用いて、押え板（図示しない）を上から押し付けて、各レンズ付き光ファイバを基板２に固定する。
【０１１９】
次に、図７（ｃ）の上面図に示すように、スライサーにより基板２を削り、溝２３ａを形成する。このとき、ＧＩファイバ２１の中間部とＧＩファイバ７ｂの先端とを同時に削ることにより、レンズ付き光ファイバ５〜７を形成する。また、各レンズ付き光ファイバのＧＩファイバの長さが等しくなるように加工する。このように溝２３ａを形成することにより、レンズ付き光ファイバ５〜７の先端と溝２３ａの端部の位置が一致し、更に、レンズ付き光ファイバ５〜７の端面は斜めに形成される。
【０１２０】
次に、図７（ｄ）の上面図に示すように、溝２３ａの一部分を、溝２３ａに沿ってスライサーで更に削ることにより溝２３ｂを形成する。この溝２３ｂは光学素子基板９ｂを配置する溝であるため、光学素子基板９ｂを配置すべき位置に対応して溝２３ｂを形成する。そして、図８（ｅ）の上面図に示すように、溝２３ｂに薄膜９ａが表面に形成された光学素子基板９ｂを装着し、固定することで本実施形態に係る光合分波器２０を作製する。
【０１２１】
以上のように、基板に光学素子基板を配置するための溝を形成するときに、レンズ付き光ファイバの先端も一緒に加工することにより、少ない工程数で光合分波器を製造することができるため、高効率で端面の加工処理を行うことが可能となる。また、レンズ付き光ファイバの長さを溝形成時に制御することができるので、再現性の高い光学系を有する光合分波器を製造することができる。
【０１２２】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態による光合分波器及びその製造方法について、図８乃至図１３を用いて説明する。本実施の形態による光合分波器３０は、光フィルタ９を基板２に固着する前に、光フィルタ９の光入射面の角度調整を容易に行えるようにした点に特徴を有している。これにより、光合分波器３０はレンズ付き光ファイバ５から射出して光フィルタ９で反射した光をレンズ付き光ファイバ７に良好に結合させることができる。
【０１２３】
本実施の形態による光合分波器３０の概略構成を図８及び図９を用いて説明する。図８は、光合分波器３０の概略構成を示す斜視図である。図８では、光合分波器３０の構成の理解を容易にするため、傾き調整用部材３１を光ファイバ固定板８から取り外した状態を示している。また、図８では、光フィルタ９近傍の一部を透過せずに示している。図８に示すＸＹＺ座標系は、光フィルタ９の光の透過方向にＸ軸をとり、Ｘ軸に直交して光の透過方向を横切る方向にＹ軸をとり、Ｘ軸及びＹ軸の各々に直交してレンズ付き光ファイバ５、６、７を含む平面に直交する方向にＺ軸をとっている。図９（ａ）は、図８の図中に示すＺ軸方向に見た光合分波器３０の光フィルタ９近傍を示している。図９（ｂ）は、図８の図中に示すＹ軸方向に見た光合分波器３０の光フィルタ９近傍を示している。
【０１２４】
図８及び図９に示すように、本実施の形態による光合分波器３０は、上記第２の実施の形態による光合分波器２０と同様に、図中Ｙ軸方向に基板２のほぼ中央部を横切って形成された溝３３ａを有している。溝３３ａは、溝３３ａの底面に形成されて光フィルタ９を載置する載置用溝３３ｂを有している。載置用溝３３ｂは溝３３ａと同方向に形成されている。載置用溝３３ｂの幅（図中Ｘ軸方向の長さ）は、載置用溝３３ｂに載置した光フィルタ９の角度調整ができるように、光フィルタ９の厚さより若干長く形成されている。
【０１２５】
また、光合分波器３０は、上記第１の実施の形態による光合分波器１の光学素子基板固定板１０に代えて、傾き調整用部材３１を有している。傾き調整用部材３１は、例えばテンパックスガラスで薄板直方体形状に形成されている。傾き調整用部材３１は光フィルタ９に接触する平板部材３１ａを有している。平板部材３１ａは光フィルタ９との接触領域に、図においてＹ軸方向に延伸して形成された接触溝３１ｂを有している。接触溝３１ｂの幅（図中Ｘ軸方向の長さ）は光フィルタ９の厚さより若干長く形成されている。傾き調整用部材３１を溝３３ａを跨いで載置した際に、光フィルタ９上面と接触溝３１ｂ底面とが接触するように、接触溝３１ｂは所定の深さ（図中Ｚ軸方向の長さ）に形成されている（図９（ｂ）参照）。
【０１２６】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、光フィルタ９はレンズ付き光ファイバ６の光入射出端面が露出する溝３３ａ側面に所定の屈折率を有する紫外線硬化性の樹脂４１で固定されている。傾き調整用部材３１は熱硬化性の樹脂４３で光ファイバ固定板８に固着されている。傾き調整用部材３１を光ファイバ固定板８に固着すると、光フィルタ９は接触溝３１ｂと載置用溝３３ｂとで溝３３ａ内に確実に固定される。レンズ付き光ファイバ５の光入射出端面が露出する溝３３ａの側面と光フィルタ９との間には、所定の屈折率を有する熱硬化性の樹脂４５（例えば、シリコンゲル）が充填されている。
【０１２７】
光合分波器３０も、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。光学素子基板９ｂの厚さＬ３が上記の条件式を満たせば、レンズ付き光ファイバ５から射出して光フィルタ９を透過しレンズ付き光ファイバ６に入射する透過光の光路はレンズ付き光ファイバ５、６の光軸からのずれが殆どなくなる。
【０１２８】
また、光学素子基板９ｂの厚さＬ３を調整するとともに、溝３３ｂの形成位置を調整して光フィルタ９の配置位置を調整することにより、レンズ付き光ファイバ５から射出して光フィルタ９で反射しレンズ付き光ファイバ７に入射する反射光の光路はレンズ付き光ファイバ５、７の光軸からのずれが殆どなくなる。
【０１２９】
さらに、光フィルタ９の配置位置を調整する代わりに、溝３３ａ、３３ｂに充填される樹脂４１、４５の屈折率を変えることにより、レンズ付き光ファイバ５、６の光軸と、光フィルタ９からの透過光の光路とのずれや、レンズ付き光ファイバ５、７の光軸と、光フィルタ９からの反射光の光路とのずれの調整をすることも可能である。
【０１３０】
またさらに、本実施の形態による光合分波器３０は光フィルタ９の光入射面の角度を調整することにより、レンズ付き光ファイバ５から射出して光フィルタ９で反射された反射光をレンズ付き光ファイバ７に良好に結合させることができる。次に、図１０及び図１１を用いて、レンズ付光ファイバ５から射出した光がレンズ付光ファイバ７に結合するように光フィルタ９の傾きを調整する方法について説明する。図１０及び図１１は、図８に示すＹ軸方向に見た光合分波器３０の光フィルタ９近傍を示している。
【０１３１】
レンズ付き光ファイバ５（図１０では不図示）から射出した出射光が光フィルタ９にＹ軸方向に見たときに垂直に入射すると、光フィルタ９からの透過光はレンズ付き光ファイバ６に良好に結合し、反射光はレンズ付き光ファイバ７に良好に結合する。ところが、図１０（ａ）に示すように、例えば、光フィルタ９が傾いて載置用溝３３ｂに載置されていると、当該出射光は光フィルタ９の光入射面にＹ軸方向に見たときに垂直に入射しない。このため、図中実線で示す透過光はレンズ付き光ファイバ６の光軸からずれてしまい、図中破線で示す反射光はレンズ付き光ファイバ７の光軸からずれてしまう。
【０１３２】
レンズ付き光ファイバ６の光軸と、光フィルタ９からの透過光の光路とのずれ量は、レンズ付き光ファイバ５からの出射光と光フィルタ９の光入射面との角度ずれ及び位置ずれで決まる。特に、角度ずれは位置ずれと比較して透過光の光路のずれに大きく作用する。透過光の当該角度ずれは、レンズ付き光ファイバ５からの出射光の光入射面への入射角の設計値からのずれである。このため、レンズ付き光ファイバ６の光軸と、光フィルタ９からの透過光の光路とのずれ量は比較的小さく、透過光は光ファイバ６に結合できる。
【０１３３】
レンズ付き光ファイバ７の光軸と、光フィルタ９からの反射光の光路とのずれ量も、レンズ付き光ファイバ５からの出射光と光フィルタ９の光入射面との角度ずれ及び位置ずれで決まる。反射光の当該角度ずれは、レンズ付き光ファイバ５からの出射光の光入射面への入射角の設計値からのずれの２倍となる。このため、反射光は光ファイバ７に結合し難くなる。以下、光フィルタ９の傾きを調整することにより、反射光の光路と光軸とのずれを調整する方法について説明する。
【０１３４】
まず、図１０（ａ）に示すように、光学素子基板９ｂと、レンズ付き光ファイバ６の光入射出端面が露出する溝３３ａ側面との間に樹脂４１を充填する。次に、光フィルタ９上面の少なくとも一部が平板部材３１ａの接触溝３１ｂの底面に接触するように、光ファイバ固定板８上に傾き調整用部材３１を配置する。次に、レンズ付き光ファイバ５に光を入射する。次に、図１０（ｂ）に示すように、レンズ付き光ファイバ５から射出され光フィルタ９で反射した反射光の光量をシングルモード光ファイバ７ａ他端部（不図示）で測定しながら、傾き調整用部材３１の平板部材３１ａを図中Ｘ軸の正（＋）方向（図中右方向）にずらす。
【０１３５】
光フィルタ９上面の角部は接触溝３１ｂ底面に接触している。このため、平板部材３１ａを図中Ｘ軸の正方向にずらすと、光フィルタ９上面の角部と接触溝３１ｂ底面との摩擦力により、光フィルタ９は薄膜９ａの形成面側で載置用溝３３ｂと接触している角部を支点として、図中Ｙ軸に関し時計回りに回転する。これにより、光フィルタ９の光入射面の角度はレンズ付き光ファイバ５、７を含む平面に対して調整される。
【０１３６】
このように、傾き調整用部材３１の平板部材３１ａをずらして、光フィルタ９の光入射面の角度を調整すると、レンズ付き光ファイバ５、７の光軸と、光フィルタ９からの反射光の光路とのずれ量は変化する。従って、シングルモード光ファイバ７ａ他端部から射出される反射光の光量も変化する。光フィルタ９の光入射面が、Ｙ軸方向に見たときにレンズ付き光ファイバ５の光軸と直交すると、出射光は当該光入射面に垂直に入射する。このため、レンズ付き光ファイバ７の光軸と、光フィルタ９からの反射光とのずれ量は最小になるので、シングルモード光ファイバ７ａ他端部から射出される反射光の光量は最大となる。これにより、光フィルタ９の角度が最適な状態に調整されたことがわかる。次に、この状態で紫外線を照射して樹脂４１を硬化する。こうして、光フィルタ９の光入射面はレンズ付き光ファイバ５、７を含む平面に対して最適な角度で固定される。
【０１３７】
図１１は、レンズ付き光ファイバ５（図１１では不図示）の光出射角の角度ずれによって、光フィルタ９からの反射光の光路がレンズ付き光ファイバ５、７の光軸からずれた場合の当該ずれの調整方法を示している。一般に、レンズ付き光ファイバはシングルモード光ファイバとＧＩファイバとを融着接続して形成されている。このため、シングルモード光ファイバの光軸とＧＩファイバの光軸に偏心が生じる場合がある。この場合、レンズ付き光ファイバから射出される光は設計値と異なる出射角で射出される。
【０１３８】
レンズ付き光ファイバ５に光軸の偏心が生じると、図１１（ａ）に示すように、レンズつき光ファイバ５からの出射光は、Ｙ軸方向に見たときに、光フィルタ９の光入射面に垂直に入射しない。このため、図中実線で示す透過光はレンズ付き光ファイバ５、６の光軸からずれてしまい、図中破線で示す反射光はレンズ付き光ファイバ５、７の光軸からずれてしまう。上述したように、レンズ付き光ファイバ６の光軸と、光フィルタ９からの透過光の光路とのずれ量は、レンズ付き光ファイバ５からの出射光と光フィルタ９の光入射面との角度ずれ及び位置ずれで決まる。透過光の当該角度ずれは、レンズ付き光ファイバ５からの出射光の光入射面への入射角の設計値からのずれである。このため、レンズ付き光ファイバ６の光軸と、光フィルタ９からの透過光の光路とのずれ量は比較的小さく、透過光は光ファイバ６に結合できる。
【０１３９】
光フィルタ９からの反射光の光路と、レンズ付き光ファイバ７の光軸とのずれ量も、レンズ付き光ファイバ５からの出射光と光フィルタ９の光入射面との角度ずれ及び位置ずれで決まる。反射光の当該角度ずれは、レンズ付き光ファイバ５からの出射光の光入射面への入射角の設計値からのずれの２倍となる。このため、反射光は光ファイバ７に結合し難くなる。以下、上記と同様の光フィルタ９の角度調整方法による反射光の光路と光軸とのずれを調整する方法について説明する。
【０１４０】
まず、図１１（ａ）に示すように、光学素子基板９ｂと、レンズ付き光ファイバ６の光入射出端面が露出する溝３３ａ側面との間に樹脂４１を充填する。次に、光フィルタ９上面が平板部材３１ａの接触溝３１ｂ底面に接触するように光ファイバ固定板８上に傾き調整用部材３１を配置する。次に、レンズ付き光ファイバ５に光を入射する。次に、図１１（ｂ）に示すように、レンズ付き光ファイバ５から射出され光フィルタ９で反射した反射光の光量をシングルモード光ファイバ７ａ他端部（不図示）で測定しながら、傾き調整用部材３１の平板部材３１ａを図中Ｘ軸の負（−）方向（図中左方向）にずらす。
【０１４１】
光フィルタ９上面は接触溝３１ｂ底面に接触している。このため、平板部材３１ａを図中Ｘ軸の負方向にずらすと、光フィルタ９上面と接触溝３１ｂ底面との摩擦力により、光フィルタ９は、薄膜９ａの形成面側で載置用溝３３ｂと接触している角部を支点として、図中Ｙ軸に関し反時計回りに回転する。これにより、光フィルタ９の光入射面の角度はレンズ付き光ファイバ５、７を含む平面に対して調整される。
【０１４２】
このように、傾き調整用部材３１の平板部材３１ａをずらして、光フィルタ９の光入射面の角度を調整すると、出射光が光フィルタ９にほぼ垂直に入射され、シングルモード光ファイバ７ａ他端部から射出される反射光の光量が最大となる。これにより、光フィルタ９の角度が最適な状態に調整されたことがわかる。次いで、この状態で紫外線を照射して樹脂４１を硬化する。こうして、光フィルタ９の光入射面はレンズ付き光ファイバ５、７を含む平面に対して最適な角度で固定される。
【０１４３】
次に、図１２を用いて光フィルタ９の配置やレンズ付き光ファイバ５からの出射光の出射角度がＺ軸回りに傾いた場合の光フィルタ９の光入射面の角度調整について説明する。図１２は、図８に示すＺ軸方向に見た光合分波器３０の光フィルタ９近傍を示している。例えば、レンズ付き光ファイバ５の光軸の偏心により、出射光の出射角度が設計値に対してＺ軸回りにずれると、光フィルタ９の反射光はレンズ付き光ファイバ７に結合し難くなる。この場合、図１２に示すように、傾き調整用部材３１の平板部材３１ａをＺ軸回りに回転させてずらすことにより、光フィルタ９の光入射面の角度を調整することができる。
【０１４４】
例えば、図９（ａ）の状態から、平板部材３１ａをＺ軸に関し反時計回りに回転させてずらすと、接触溝３１ｂの一方の側面（図中左側の側面）が光フィルタ９の薄膜９ａの図中下側の角部に接触し、接触溝３１ｂの他方の側面（図中右側の側面）が光学素子基板９ｂの図中上側の角部に接触する。平板部材３１ａをさらに同方向に回転させてずらすと、薄膜９ａの角部は接触溝３１ｂの一方の側面からＸ軸の正方向に力を受け、光学素子基板９ｂの角部は接触溝３１ｂの他方の側面からＸ軸のマイナス方向に力を受ける。薄膜９ａの角部の受ける力と光学素子基板９ｂの角部の受ける力は、ほぼ同一で且つ反対方向である。
【０１４５】
従って、図１２に示すように、光フィルタ９のほぼ中心部を回転軸として、光フィルタ９はＺ軸に関し反時計回りに回転する。これにより、レンズ付光ファイバ５からの出射光は、Ｚ軸方向に見たときに所定の角度で光フィルタ９に入射して、光フィルタ９からの図中に破線で示す反射光はレンズ付き光ファイバ７に結合できる。このように、光フィルタ９の光入射面の角度調整ができるので、光フィルタ９からの反射光をレンズ付き光ファイバ７に良好に結合させることができる。
傾き調整用部材３１はＹ軸回り及びＺ軸回りに同時に光フィルタ９の傾きを調整することももちろんできる。
【０１４６】
以上説明したように、接触溝３１ｂが形成された平板部材３１ａを有する傾き調整用部材３１を用いて光フィルタ９の角度を調整することにより、光フィルタ９からの反射光の光路と、レンズ付き光ファイバ５、７の光軸とのずれが調整され、当該反射光はレンズ付き光ファイバ７に良好に結合することができる。
【０１４７】
次に、本実施の形態による光合分波器の製造方法について図１３を用いて説明する。図１３は、図８に示すＹ軸方向に見た光合分波器３０の光フィルタ９近傍の製造工程を示している。
まず、図５（ａ）乃至図５（ｆ）を用いて説明した上記第１の実施の形態による光合分波器１の製造工程や図７（ａ）乃至図７（ｃ）を用いて説明した上記第２の実施の形態による光合分波器２０の製造工程と同様の方法により、レンズ付き光フィルタ５、６、７を基板２に固定して溝３３ａを形成する。
【０１４８】
次に、図１３（ａ）に示すように、溝３３ａ内に載置用溝３３ｂを形成する。載置用溝３３ｂの幅は光フィルタ９の厚さより若干長く形成される。次いで、薄膜９ａが形成されていない光学素子基板９ｂ表面をレンズ付光ファイバ６側に対向させて光フィルタ９を載置用溝３３ｂに載置する。次いで、レンズ付き光ファイバ６の光入射出端面が露出する溝３３ａ側面と光学素子基板９ｂとの間に紫外線硬化性の樹脂４１を充填する。光フィルタ９は樹脂４１の表面張力により溝３３ａ側面に保持される。
【０１４９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、傾き調整用部材３１を溝３３ａに被せ、溝３３ａから突出する光フィルタ９上面の少なくとも一部が接触溝３１ｂ底面に接触するように平板部材３１ａを光ファイバ固定板８上に配置する。次いで、レンズ付き光ファイバ５（図１３では不図示）に光を入射する。次いで、レンズ付き光ファイバ５から射出され光フィルタ９で反射した反射光の光量をシングルモード光ファイバ７ａ他端部（不図示）で測定しながら、平板部材３１ａを光ファイバ固定板８上でずらす。平板部材３１ａは溝３３ａを横切る方向に光フィルタ９に接触させてずらしたり、レンズ付き光ファイバ５、７を含む平面にほぼ直交する軸回りに、光フィルタ９に接触させて回転させてずらしたりする。
【０１５０】
これにより、光フィルタ９の角度は調整される。例えば、レンズ付き光ファイバ５の偏心により出射光の出射角が設計値からずれていても、光フィルタ９の光入射面の角度を補正して、出射光を当該光入射面に垂直に入射させることができる。次いで、反射光の光量が最大となった状態で、樹脂４１に紫外線を照射して樹脂４１を硬化させる。これにより、光フィルタ９は最適な角度で溝３３ａ内に固定される。
【０１５１】
次に、図１３（ｃ）に示すように、平板部材３１ａと光ファイバ固定板８との間隙に熱硬化性の樹脂４３を流し込む。樹脂４３は毛細管現象により、当該間隙全面に広がる。次いで、傾き調整用部材３１や光ファイバ固定板８と共に樹脂４３を加熱して樹脂４３を硬化する。これにより、傾き調整用部材３１は光ファイバ固定板８に固着される。また、光フィルタ９は最適な角度を保持したまま接触溝３１ｂと載置用溝３３ｂとの間に確実に固着される。次いで、薄膜９ａとレンズ付き光ファイバ７端面との間に、所定の屈折率を有する樹脂４５を充填して加熱し、樹脂４５をゲル状にする。こうして、光合分波器３０は完成する。
【０１５２】
以上説明したように、本実施の形態による光合分波器の製造方法によれば、光フィルタ９を溝３３ａに固定する前に、傾き調整用部材３１を用いて光フィルタ９の角度調整ができるので、載置用溝３３ｂ内に光フィルタ９が傾いて配置されたり、レンズ付き光ファイバ５の光軸の偏心により出射光の出射角度ずれが生じたりしても、レンズ付き光ファイバ５から射出されて光フィルタ９で反射した反射光をレンズ付き光ファイバ７に良好に結合させることができる。
【０１５３】
このように、本実施の形態によれば、レンズ付き光ファイバ７に光フィルタ９からの反射光が良好に結合する、高性能な光合分波器３０を安定に製造できるので、光合分波器３０の製造歩留まりが向上し、光合分波器３０の低価格化を図ることができる。
【０１５４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記第３の実施の形態による光合分波器３０は光学素子として、光フィルタ９を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、ミラーやビームスプリッタ等を用いても光を分岐することができ、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１５５】
また、上記第３の実施の形態による光合分波器３０は、レンズ付き光ファイバ５光入射出端面に光フィルタ９の薄膜９ａが対向配置され、レンズ付き光ファイバ５から出射した光線が距離Ｌ１の領域を通過して薄膜９ａで反射する構成であるが、本発明はこれに限られない。例えば、光フィルタ９が溝３３ａ内で配置される向きは、図９における配置向きに対して逆向きでもよい。つまり、レンズ付き光ファイバ５光入射出端面に光学素子基板９ｂが対向配置され、レンズ付き光ファイバ６光入射出端面に薄膜９ａが対向配置されていてもよい。レンズ付き光ファイバ５からの出射光の反射位置に薄膜９ａ層があれば、レンズ付き光ファイバ５から出射した光線が距離Ｌ１の領域及び光学素子基板９ｂを通過して薄膜９ａで反射する構成であっても上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１５６】
また、上記第３の実施の形態による光合分波器３０は、載置用溝３３ｂを有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、光合分波器３０は載置用溝３３ｂを有していなくてもよい。溝３３ａに光フィルタ９を配置して樹脂４１を充填すると、光フィルタ９は樹脂４１の表面張力で溝３３ａ側面に保持される。これにより、光フィルタ９は溝３３ａ内で倒れ難くなる。従って、光フィルタ９の角度を調整することができ、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１５７】
また、上記第３の実施の形態による光合分波器３０は、底面と両側面とがほぼ直交する載置用溝３３ｂを有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、載置用溝３３ｂの底面と両側面との交差部が丸みを帯びた形状に形成されていてもよい。この場合、光フィルタ９の角部と載置用溝３３ｂの当該交差部とは線で接触する。このため、光フィルタ９は載置用溝３３ｂ内で動き易くなるため、光フィルタ９の角度をより高精度に調整できる。
【０１５８】
また、上記第３の実施の形態による光合分波器３０は、接触溝３１ｂが形成された平板部材３１ａを備えた傾き調整用部材３１を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、平板部材３１ａが光フィルタ９上面に接触できれば、傾き調整用部材３１は接触溝３１ｂが形成されていなくてもよい。この場合も、平板部材３１ａを溝３３ａを横切る方向にずらしたり、回転させてずらしたりすると、光フィルタ９上面と平板部材３１ａとの接触面での摩擦力により、光フィルタ９の角度調整ができるので、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１５９】
また、上記第３の実施の形態による光合分波器３０は、薄板直方体形状に形成された傾き調整用部材３１を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、光フィルタ９上面と接触する接触面を有していれば、傾き調整用部材３１は薄板直方体形状に形成されていなくてもよい。この場合も、当該接触面での摩擦力により、光フィルタ９の角度調整ができるので、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光合分波器に用いられる基板の溝の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光合分波器の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光合分波器の光ファイバ及び光フィルタの配置を示す上面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光合分波器の光フィルタ近傍の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る光合分波器の光フィルタの角度調整方法を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る光合分波器の光フィルタの角度調整方法を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る光合分波器の光フィルタの角度調整方法を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１、２０、３０  光合分波器
２  基板
３、２３、３３ａ  溝
４  Ｖ字溝
５、６、７  レンズ付き光ファイバ
８  光ファイバ固定板
９  光フィルタ
９ａ  薄膜
９ｂ  光学素子基板
１０  光学素子基板固定板
３１  傾き調整用部材
３１ａ  平板部材
３１ｂ  接触溝
３３ｂ  載置用溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005157302.tif 000008
【図７】
2005157302.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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